空气污染可能会削弱太阳能

现任麻省理工学院研究科学家的Ian Marius Peters于2013年在新加坡从事太阳能研究工作，当时他遇到了非常大的污染云。这座城市突然被浓浓的阴霾笼罩着，如此厚重，从街道的一侧你看不到另一边的建筑物，空气中弥漫着刺鼻的气味。由于印度尼西亚的森林大火引发并且由不寻常的风力模式集中引发的这一事件持续了两周，很快导致商店用完面罩，因为公民抢购他们呼吸。

虽然其他人正在解决浓空气污染的公共卫生问题，但来自清洁技术能源公司的彼得斯的同事安德烈·诺布雷，其领域也是太阳能，他想知道这种阴霾可能会对太阳能电池板的输出产生什么影响。区域。这导致了长达数年的项目，试图量化城市太阳能装置如何受到雾霾的影响，而雾霾往往集中在密集的城市。

现在，该研究的结果刚刚发表在能源与环境科学杂志上，研究结果表明这些影响确实很大。在某些情况下，它可能意味着成功的太阳能装置与最终未能达到预期生产水平的装置之间的差异 - 并且可能在亏损的情况下运行。

在最初收集到达地面的太阳辐射量和其他仪器测量的空气中颗粒物质的数据后，彼得斯与麻省理工学院机械工程副教授Tonio Buonassisi和其他三人一起寻找计算方法在到达太阳能电池板之前被雾霾吸收或散射的太阳光量。找到必要的数据以确定吸收水平被证明是非常困难的。

最终，他们能够在印度德里收集数据，提供两年内的日照和污染措施 - 并确认太阳能电池板产量大幅减少。但与新加坡不同的是，他们发现“在德里，它是不变的。从来没有一天没有污染，”彼得斯说。在那里，他们发现太阳能电池板输出的年平均衰减水平约为12%。

虽然这听起来可能不是那么大，但彼得斯指出，它大于某些太阳能装置的利润空间，因此可能足以让一个成功的项目和一个失败的项目之间产生差异 - 不仅影响该项目，但也可能通过阻止他人投资太阳能项目而产生连锁反应。如果装置的大小是基于该区域到达地面的预期阳光水平，而不考虑雾霾的影响，那么它将无法满足其预期产量和预期收入。

“当你进行项目规划时，如果你没有考虑空气污染，那么你将会缩小规模，并对你的投资回报做出错误估计，”彼得斯说。

在详细的德里研究之后，该团队检查了来自全球其他16个城市的初步数据，发现新加坡的影响从2%到北京，达卡，乌兰巴托和加尔各答的9%以上。此外，他们研究了不同类型的太阳能电池 - 砷化镓，碲化镉和钙钛矿 - 如何受到雾霾的影响，因为它们的光谱响应不同。所有这些都比他们最初研究的标准硅面板受到的影响更大，钙钛矿是一种非常有前景的新型太阳能电池材料，受影响最大(德里的衰减超过17%)。

世界上许多国家都在向更大的城市太阳能电池板安装迈进，印度的目标是40千兆瓦(GW)的屋顶太阳能装置，而中国已经拥有22吉瓦的太阳能电池板。其中大部分都在城市地区。研究人员表示，这些产量减少的影响可能非常严重。

仅在德里，发电损失的收入每年可高达2000万美元; 加尔各答约1600万美元; 该团队估计，对于北京和上海来说，每年约为1000万美元。洛杉矶的计划安装可能会损失600万至900万美元。

总的来说，他们预计，潜在的损失“很可能达到数亿甚至每年数十亿美元。” 他们说，如果系统由于未考虑到雾霾而设计不足，这也可能影响整体系统的可靠性。

彼得斯说，与减少空气污染水平相关的主要健康益处应该是各国采取强有力措施的动力，但这项研究“希望是另一小部分表明我们真的应该改善城市的空气质量，并表明它真的很重要。“